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R. Wichtl:
"Reibleistungsuntersuchungen an Pkw-Dieselmotoren unter realen Betriebsbedingungen";
Supervisor, Reviewer: H. Eichlseder, B. Geringer; Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik-TU Graz, 2017.

The reduction of friction in the internal combustion engine is becoming more and more important because of the CO2 emission limitation and the more stringent exhaust gas regulations. A reduction of friction has a positive effect on fuel consumption and therefore CO2 emission over an entire engine map. Parameters such as oil consumption, service life and fuel entry to lubricant must, of course, continue to meet the manufacturer-specific boundary conditions. On the basis of this fact, this dissertation deals with the topic of friction of modern passenger car diesel combustion engines. The work is composed of experimental friction analyses on an engine test bench as well as simulation work. Various methods can be used for the experimental evaluation of the friction of an internal combustion engine. In principle, it is necessary to distinguish between fired and motored friction tests. The currently most frequently used measurement method for the detection of friction in internal combustion engines is the so-called motored method. Due to the lack of combustion, this method results in incorrect temperatures, as well as too low peak pressures, different cylinder pressure profiles and an incorrect position of the peak pressure in the combustion chamber. These falsified boundary conditions can lead to distortion and misrepresentation of the results. A particularly large coefficient of friction is the cranktrain, with a friction coefficient of 40% to 60% of the total engine friction. At the Institute of Internal Combustion Engines and Thermodynamics at Graz University of Technology, studies on the subject of friction measurement and friction simulation have already been carried out in the past. In particular, the dissertation [39] should be highlighted, in which, among other aspects, issues of the motored measurement method are shown under various boundary conditions. For this reason, a new measuring method was developed in this work. lt allows a separate recording of the cranktrain friction in the fired engine operation under real conditions. Variations of cylinder liner and piston skirt shape, different engine oil viscosities and a friction comparison between 3- and 4-cylinder engines are subsequently tested experimentally using this measuring method. A further part of this thesis deals with the preparation of a measurement procedure or a measurement system, which is necessary in order to achieve a sufficient result quality in the friction tests carried out. The second major part deals with friction simulation. For this purpose, an elastohydrodynamic model is used, with which the contact area between the piston shirt and the cylinder liner is analyzed in particular.

Aufgrund der CO2-Emissionslimitierung und der strenger werdenden Abgasgesetzgebungen kommt der Reduktion von Reibung in der Verbrennungskraftmaschine immer größere Bedeutung zu. Eine Reibungsreduktion wirkt sich über ein gesamtes Motorkennfeld positiv im punkto Kraftstoffverbrauch und damit CO2-Emission aus. Parameter wie Ölverbrauch, Lebensdauer sowie Kraftstoffeintrag ins Motoröl müssen dabei natürlich die herstellerspezifischen Randbedingungen weiterhin erfüllen. Aufgrund dieser Tatsache beschäftigt sich diese Dissertation mit dem Themengebiet der Reibleistung von modernen PKW-Diesel-Verbrennungsmotoren. Die Arbeit setzt sich aus experimentellen Reibungsuntersuchungen am Motorprüfstand, wie auch Simulationsarbeiten zusammen.Zur experimentellen Bewertung der Reibung einer Verbrennungskraftmaschine können unterschiedliche Methoden herangezogen werden.Grundsätzlich gilt es zwischen gefeuerten und geschleppten Reibungsuntersuchungen zu unterscheiden. Die aktuell am häufigsten angewendete Messmethode zur Erfassung der Reibleistung an Verbrennungsmotoren ist die sogenannte Schleppmethode. Durch die fehlende Verbrennung stellen sich bei dieser Methode im Brennraum und an den Bauteilen zu geringe Temperaturen, sowie zu geringe Spitzendrücke, unterschiedliche Zylinderdruckverläufe und eine falsche Lage des Spitzendruckes ein. Diese verfälschten Randbedingungen können zu Verzerrung und Falschaussagen der Ergebnisse führen. Besonders stark ist dabei der Kurbeltrieb, mit einem Reibungsanteil von 40 bis 60 3 an der Motorgesamtreibung, betroffen. Am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik der TU Graz wurden bereits in der Vergangenheit Untersuchungen zum Thema Reibungsmessung und Reibungssimulation durchgeführt. Besonders soll dabei die Dissertationsschrift [39] hervorgehoben werden, in der unter anderem die Problematik von Schleppmessungen bei unterschiedlichen Randbedingungen aufgezeigt wird.
Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit eine neue Messmethode entwickelt, die eine separierte Erfassung der Kurbeltriebsreibung im gefeuerten Motorbetrieb erlaubt. Diese Messmethode soll somit eine Bewertung des Kurbeltriebs unter Realbedingungen erlauben. Variationen von Zylinderliner- und Kolbenhemdform, unterschiedliche Motorölviskositäten und ein Reibungsvergleich zwischen 3- und 4-Zylinder-Motor werden in weiterer Folge unter Anwendung dieser Messmethode experimentell untersucht. Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Messablaufplans bzw. einer Messsystematik, die benötigt wird, um eine ausreichende Ergebnisqualität bei den durchgeführten Reibungsuntersuchungen zu erreichen.
Der zweite wesentliche Teil gilt der Reibungssimulation. Zu diesem Zweck kommt ein elastohydrodynamisches Modell zum Einsatz, mit dem im speziellen der Kontaktbereich Zwischen Kolbenhemd und Zylinderliner analysiert wird.